粤教版高中物理选修3-1第三章第5节《研究洛伦兹力》

1、选修选修3-1 第三章第三章 磁场磁场 第第5节节研究洛伦兹力研究洛伦兹力2013.11.131、磁场对_的作用力称为洛伦兹力运动电荷运动电荷第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力2、洛伦兹力的方向符合左手定则：伸开左手，是大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过_，四指指向_运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受_的方向。洛伦兹力洛伦兹力正电荷正电荷手心手心3、垂直磁场方向进入磁场的运动电荷，受到的洛伦兹力的大小用公式表示为_FBvq4、如果运动电荷的方向与磁场方向的夹角为时，洛伦兹力的大小为_， 方向仍可用_判定FBvqsin左手定则左手定则第五节：

2、研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力6、如右下图所示，在阴极射线管的正下方平行放置一根通有足够强直线电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（ ）A、 向上偏转 B、向下偏转C、向纸内偏转 D、向纸外偏转 A实验实验磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用这个力叫洛伦兹力这个力叫洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力推理与猜想：推理与猜想：磁场对电流有安培力的作用，而电流又是由于运磁场对电流有安培力的作用，而电流又是由于运动电荷形成，动电荷形成，洛伦兹力与安培力存在什么关系洛伦兹力与安培力存在什么关系？而而洛伦兹力洛伦兹力是

3、安培力的是安培力的微观表现微观表现 。所以磁场对电流的所以磁场对电流的安培力安培力可能是磁场对运动电可能是磁场对运动电荷的作用力的荷的作用力的宏观表现宏观表现 ；第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力一、洛伦兹力的方一、洛伦兹力的方向向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向符合左手定则符合左手定则：伸开左手，是大拇指跟其余四指垂直，且处于同伸开左手，是大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向四指指向正电荷正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。就是正电荷

4、所受洛伦兹力的方向。若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向。若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向。第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向关于洛伦兹力的说明：关于洛伦兹力的说明：1、洛伦兹力的方向垂直于、洛伦兹力的方向垂直于v和和B组成的平面组成的平面 ；2、洛伦兹力永远与速度方向垂直、洛伦兹力永远与速度方向垂直 ；3、洛伦兹力对电荷不做功、洛伦兹力对电荷不做功 ；4、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛伦洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛伦兹力

5、的作用下，电荷将作匀速圆周运动。兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。关键点关键点第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力例题例题1判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向：判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向：例题例题2依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性：依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性：第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力二、洛伦兹力的大小二、洛伦兹力的大小如右图所示，直导线长如右图所示，直导线长L，电流为，电流为I，导线中运动电荷数为，导线中运动电荷数为n，截面积为截面积为S，电荷的电荷量为，电荷的电荷量为q，运动速度为，运动速度为v 1、公式导出、公式导出:所以洛伦兹力为所以洛伦兹力为f=

6、F/n=BLI/n因为因为I=NqSv(N为单位体积的电荷数为单位体积的电荷数)所以所以f=（NqSvLB）/n=(NSL/n).qvB 式中式中n=NSL故故f=qvB则安培力为则安培力为F=BIL=nf第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力一、洛伦兹力的大小一、洛伦兹力的大小2、大小特点：、大小特点：只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受洛仑兹力；只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受洛仑兹力；电荷垂直进入磁场时，洛伦兹力最大，平行磁场时不电荷垂直进入磁场时，洛伦兹力最大，平行磁场时不受洛伦兹力；受洛伦兹力；可见：电荷在磁场中是否受洛伦兹力与电荷的运动情况有关可见：电荷在磁场中是否受洛伦兹力

7、与电荷的运动情况有关当当B与与v垂直时：垂直时：FBvq.B与与v平行时：平行时：F0.当当B与与v成成角时：角时：FBvqsin，是是B与与v的夹角的夹角 第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力一、洛伦兹力的大小一、洛伦兹力的大小只有大小变化只有大小变化 ；只有方向变化只有方向变化 ；大小、方向同时变化大小、方向同时变化 。出现以上各种情况均与运动电荷的速度变化情况相对应。出现以上各种情况均与运动电荷的速度变化情况相对应。带电粒子垂直匀强磁场方向做匀速直线运动时，洛伦带电粒子垂直匀强磁场方向做匀速直线运动时，洛伦兹力是恒力。兹力是恒力。洛伦兹力可以是恒力（大小、方向均不变），也可以洛伦兹力

8、可以是恒力（大小、方向均不变），也可以是变力，有三种变化方式：是变力，有三种变化方式：第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力一、洛伦兹力的大小一、洛伦兹力的大小4、洛伦兹力与安培力的区别与联系、洛伦兹力与安培力的区别与联系区别区别洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷表现，但

9、也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。洛伦兹力不论是恒力还是变力，始终与电荷运动方向垂直，洛伦兹力不论是恒力还是变力，始终与电荷运动方向垂直，一定不做功；但安培力却可以做功，此时，通电导体一定是一定不做功；但安培力却可以做功，此时，通电导体一定是运动的。运动的。联系：洛伦兹力和安培力在联系：洛伦兹力和安培力在本质上都是运动电荷在磁本质上都是运动电荷在磁场中所受的磁场力。场中所受的磁场力。第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力例题例题3质量为质量为m，带电量为，带电量为q的带电粒子，以

10、的带电粒子，以速率速率v垂直进入如下图所示的匀强电场中，恰好垂直进入如下图所示的匀强电场中，恰好做匀速直线运动。求：磁场的磁感应强度及带电做匀速直线运动。求：磁场的磁感应强度及带电粒子的电性？粒子的电性？第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力解：由于物体所受重力的方向竖直向下，所以洛解：由于物体所受重力的方向竖直向下，所以洛伦兹力的方向一定竖直向上，这样才能使物体做伦兹力的方向一定竖直向上，这样才能使物体做匀速直线运动。物体带正电。匀速直线运动。物体带正电。第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力三、速度选择器三、速度选择器在电、磁场中，若不计重力，则：在电、磁场中，若不计重力，则：qE=q

11、vB 所以所以 v=E/B1、速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；、速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；2、注意电场和磁场的方向搭配。、注意电场和磁场的方向搭配。第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力例题例题4已知一质子以已知一质子以5x107m/s的速度沿上图所的速度沿上图所示方向进入磁感应强度示方向进入磁感应强度B=2T的匀强磁场中，质子的匀强磁场中，质子受的洛伦兹力多大？受的洛伦兹力多大？第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力课堂小结课堂小结:一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的大小二、洛伦兹力的大小三、速度选择器三、速度选择器安培左手定则安培左手定则F=BvqBS第五节：研究洛伦兹力第五节：研究洛伦兹力综合综合拓展拓展提高提高如右下图所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁如右下图所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电带有等量同种电荷，其